Οι μηχανικές συσκευές χρησιμοποιούνται συχνά σε ανθρώπινες δραστηριότητες. Η αξιοπιστία των κινούμενων μερών σε οποιονδήποτε μηχανισμό διασφαλίζεται με τη μείωση της τριβής και της παραμόρφωσης. Για αυτό, χρησιμοποιούνται ειδικά υλικά που ονομάζονται αντιτριβή. Ο κύριος σκοπός τους είναι να μειώσουν τον συντελεστή τριβής, διευκολύνοντας την ολίσθηση των κινούμενων επιφανειών των μηχανισμών. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει τις ιδιότητες κατά της τριβής διαφόρων υλικών που χρησιμοποιούνται για αυτούς τους σκοπούς.
Τύποι τριβής
Η τριβή εμφανίζεται όταν κινούνται σώματα που βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι:
- Στεγνό - οι επιφάνειες των στερεών έρχονται σε άμεση επαφή. Παρατηρείται σε κινήσεις ιμάντων και τριβής.
- Υγρό - όταν υπάρχει ένα στρώμα λαδιού υγρού μεταξύ των τμημάτων των μηχανισμών και τα σώματα μην ακουμπούν. Βρέθηκε σε ρουλεμάν ώθησης, ρουλεμάν.
Και επίσης ξεχωρίστεενδιάμεσοι τύποι τριβής: ημίξηρος και ημι-υγρός.
Σχετικά με την κίνηση των σωμάτων, σημειώνονται οι ακόλουθοι τύποι τριβής:
- rest - συμβαίνει όταν το σχετικό υπόλοιπο των σωμάτων;
- ολίσθηση - εκδηλώνεται με τη σχετική κίνηση των μηχανισμών;
- κύλιση - εξωτερική τριβή κατά την κύλιση αμαξωμάτων.
Ανάλογα με το είδος της τριβής, επιλέγεται ένα υλικό με ορισμένες αντιτριβικές ιδιότητες για τις επιφάνειες των σωμάτων.
Τύποι υλικών που χρησιμοποιούνται για τη μείωση της τριβής
Όλα τα αντιτριβικά υλικά που παρέχουν χαμηλό συντελεστή τριβής χωρίζονται σε:
- Μέταλλο - χρησιμοποιούνται κράματα τριών μετάλλων, τα οποία περιέχουν χαλκό (babbits). Σχεδιασμένο να λειτουργεί σε λειτουργία τριβής υγρού.
- Σκόνη - με βάση το σίδηρο και τον χαλκό με την προσθήκη γραφίτη και σουλφιδίων. Χρησιμοποιείται σε απλά ρουλεμάν.
- Αυτολιπαινόμενα πυροσυσσωματωμένα - υλικά διαφόρων συνδυασμών σιδήρου με γραφίτη, χαλκό και μπρούτζο χρησιμοποιούνται για την κατασκευή. Χρησιμοποιούνται για την παραγωγή απλών ρουλεμάν σε χαμηλές ταχύτητες και απουσία κρουστικών φορτίων. Οι καλές αντιτριβικές ιδιότητες τους επιτρέπουν να τοποθετούνται σε μέρη όπου η λίπανση είναι δύσκολη.
- Με στερεά λιπαντικά συστατικά - ως λεπτό στρώμα στην επιφάνεια των εξαρτημάτων, εφαρμόζονται σωματίδια ενός στερεού λιπαντικού που αποτελείται από χλωρίδια, οξείδια μετάλλων, φθοριούχα, πλαστικά. Τα προϊόντα λειτουργούν με υψηλότερες ταχύτητες ολίσθησης.
- Μη μεταλλικό - κατασκευασμένο απόπλαστικά: θερμοπλαστικά και θερμοσκληρυνόμενα. Χρησιμοποιείται για ρουλεμάν έλικα, ελασματουργεία.
- Μέταλλο-πολυμερές - αποτελείται από ετερογενή συστατικά. Χωρίζονται σε μήτρα, διασκορπισμένα και στρωμένα. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή απλών ρουλεμάν, γραναζιών και οδοντωτών τροχών.
- Ορυκτά - χρησιμοποιήστε φυσικό (αχάτη) και τεχνητό (κορούνδιο). Κατασκευάζουν μικρά ρουλεμάν ανθεκτικά στη φθορά για στροφόμετρα, ρολόγια, γυροσκόπια.
Κάθε υλικό βρίσκει την εφαρμογή του για την παραγωγή εξαρτημάτων σύμφωνα με τις αντιτριβικές του ιδιότητες.
Κράματα χαμηλής τριβής
Από τέτοια κράματα κατασκευάζονται κελύφη που φέρουν τριβή, επομένως πρέπει να έχουν:
- Χαμηλός συντελεστής τριβής σε σύγκριση με το υλικό του άξονα, που είναι συνήθως σκληρυμένος χάλυβας.
- Καλή θερμική αγωγιμότητα.
- Αντοχή στη διάβρωση.
- Μικρή σκληρότητα.
- Ιδιότητα που επιτρέπει τη συγκράτηση του λίπους.
Για να πληροί τις αναφερόμενες ιδιότητες, η δομή του κράματος θα πρέπει να περιλαμβάνει μέταλλα με αντιτριβικές ιδιότητες, τα οποία έχουν αυξημένη απαλότητα και ολκιμότητα της βάσης. Και είναι ήδη διάσπαρτα με στερεά σωματίδια που αποτελούνται από χημικές ενώσεις. Σε αυτή την περίπτωση, ο άξονας περνά γρήγορα στο ρουλεμάν, εμφανίζονται μικρές αυλακώσεις από στερεά σωματίδια, τα οποία γεμίζουν με γράσο και μέσω των οποίων αφαιρούνται τα προϊόντα φθοράς. Με βάση τον κασσίτερο, τον μόλυβδο, τον χαλκό, το κάδμιο, το βισμούθιο,και τα εγκλείσματα γίνονται από αντιμόνιο και κράματα χαλκού.
Χρήση κραμάτων μπρούντζου σε μονάδες τριβής
Ο μπρούτζος είναι ένα κράμα χαλκού με διάφορα μέταλλα, τα οποία μπορεί να περιλαμβάνουν κασσίτερο, αλουμίνιο, πυρίτιο, μόλυβδο, βηρύλλιο και πολλά άλλα πρόσθετα. Ανάλογα με το ποσοστό ενός ή άλλου στοιχείου που περιλαμβάνεται στη σύνθεσή του, ο μπρούτζος ονομάζεται κασσίτερος, αλουμίνιο, μόλυβδος. Οι μπρούτζοι χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή προϊόντων που χρησιμοποιούνται με αυξημένη τριβή. Οι καλύτεροι μπρούτζοι θεωρούνται ότι είναι αντιτριβικές ιδιότητες, φτιαγμένοι με βάση τον κασσίτερο.
Ο Ο κασσίτερος-φώσφορος έχουν εμφανιστεί ιδιαίτερα καλά, από τον οποίο κατασκευάζονται ρουλεμάν, που λειτουργούν υπό σημαντικό φορτίο και με υψηλή ταχύτητα. Το μόνο μειονέκτημα είναι το υψηλό τους κόστος, έτσι αντικαθίστανται από αλουμίνιο και μπρούτζο. Όταν εργάζεστε σε επιθετικό περιβάλλον, ο μπρούτζος αλουμινίου χρησιμοποιείται συχνά για δακτυλίους ρουλεμάν. Εκτός από αντοχή στην τριβή, έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση. Ο μόλυβδος παρέχει χαμηλό συντελεστή τριβής. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κελύφους ρουλεμάν για λειτουργία υψηλής πίεσης και υψηλής ταχύτητας.
Κράματα κατά της τριβής: σύνθεση και ιδιότητες
Στη βιομηχανία, για την κατασκευή εξαρτημάτων τριβής μηχανισμών, χρησιμοποιούνται διάφορα κράματα με μικρό συντελεστή τριβής:
- Ο ορείχαλκος είναι ένα κράμα του οποίου τα κύρια συστατικά είναι ο χαλκός και ο ψευδάργυρος. Μπορεί να περιλαμβάνει στοιχεία στη φόρμααλουμίνιο, κασσίτερος, μόλυβδος, μαγγάνιο και άλλα στοιχεία. Όσον αφορά την αντοχή και τον χαμηλό συντελεστή τριβής, είναι κατώτερο του μπρούντζου και χρησιμοποιείται στην κατασκευή απλών ρουλεμάν που λειτουργούν σε χαμηλές ταχύτητες.
- Το Babbit είναι σύνθετα κράματα με διαφορετική σύνθεση και φυσικές ιδιότητες, αλλά αποτελούνται από μία μαλακή βάση: κασσίτερο ή μόλυβδο με σκληρές προσθήκες κραμάτων αλκαλιμετάλλων, χαλκού ή αντιμονίου. Λόγω της μαλακής βάσης, τα ρουλεμάν περνούν καλά στον άξονα και τα σκληρά πρόσθετα αυξάνουν την αντίσταση στη φθορά. Οι υψηλές αντιτριβικές ιδιότητες του babbitt, αλλά η χαμηλότερη αντοχή από τον μπρούντζο και τον χυτοσίδηρο, καθιστούν δυνατή τη χρήση τους μόνο για την εφαρμογή ενός λεπτού στρώματος στην επιφάνεια των προϊόντων.
Ιδιότητες των ελαίων
Για να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία και η αποτελεσματικότητα των τριβόμενων εξαρτημάτων, χρησιμοποιούνται λιπαντικά λιπαντικά για τη μείωση της τριβής ολίσθησης. Όλα ταξινομούνται κατά:
- προέλευση;
- μέθοδος παραλαβής;
- ανατέθηκε.
Τα λιπαντικά λιπαντικά εκτελούν τις ακόλουθες λειτουργίες:
- μειώστε την τριβή μεταξύ των εξαρτημάτων σε επαφή;
- μειώστε τη φθορά και αποτρέψτε το γδάρσιμο;
- παρέχει απαγωγή θερμότητας από τρίψιμο εξαρτημάτων;
- προστασία από τη διάβρωση.
Οι αντιτριβικές ιδιότητες των ελαίων έγκεινται στην ικανότητά τους να μειώνουν την ποσότητα ενέργειας για την τριβή. Το ιξώδες είναι ο κύριος δείκτης αυτών των ιδιοτήτων και καθορίζεται από τον άνθρακα και την κλασματική σύνθεση. Για τη βελτίωση της ποιότητας των ελαίων, διάφορααντιτριβικά πρόσθετα για την αύξηση της ισχύος, την επέκταση της λειτουργίας της μονάδας, τη μείωση των φορτίων. Ενισχύουν τις ιδιότητες των ελαίων, αυξάνοντας το χρόνο αντικατάστασης της λιπαντικής σύνθεσης. Τα αντιτριβικά πρόσθετα συμβάλλουν στη δημιουργία ενός προστατευτικού στρώματος κατά την αλληλεπίδραση των εξαρτημάτων, ισοπεδώνουν τις επιφάνειές τους και εξομαλύνουν την τριβή. Δημιουργώντας ένα λιπαρό, ανθεκτικό φιλμ, μειώνουν τη φθορά στα εξαρτήματα.
Αντιτριβικές ιδιότητες εποξειδικών πολυμερών
Τα εποξειδικά πολυμερή είναι παχύρρευστα υγρά που σκληραίνουν όταν προστίθενται διάφορες οργανικές ουσίες σε αυτά. Έχουν υψηλή μηχανική αντοχή και χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση σκυροδέματος, μετάλλου, γυαλιού και ξύλου. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή εξαρτημάτων μετάλλου-πολυμερούς, παράγοντας δακτυλίους, κυλίνδρους, γρανάζια, ρουλεμάν και συνδέσμους.
Τα πληρωτικά προσδίδουν στα εποξειδικά πολυμερή προϊόντα υψηλά χαρακτηριστικά αντιτριβής. Τα εξαρτήματα μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς λίπανση, εάν χρησιμοποιείται διαβροχή με νερό. Οι επικαλύψεις είναι ανθεκτικές στις καιρικές συνθήκες και στα χημικά.
Μη μεταλλικά αντιτριβικά υλικά
Για απλά ρουλεμάν, χρησιμοποιούνται συχνά δύο τύποι πλαστικών:
- Θερμοσκληρυνόμενος - σε αυτούς περιλαμβάνονται ο τεστολίτης, ο οποίος χρησιμοποιείται για την κατασκευή ρουλεμάν για ελασματουργεία, έλικες και υδραυλικές μηχανές. Τα εξαρτήματα είναι βαρέως τύπου, λιπαίνονται με νερό και ψύχονται.
- Θερμοπλαστικά - πολυαμίδια χρησιμοποιούνται ευρέως: φθοροπλαστικά, νάιλον, άνυδ. Τα οφέλη είναι υψηλάαντιτριβικές ιδιότητες υλικών, αντοχή στη διάβρωση και καλή αντοχή στη φθορά κάτω από υψηλά φορτία και ταχύτητες ολίσθησης.
Για τη μείωση της τριβής μεταξύ των εξαρτημάτων, εισάγονται διάφορα πληρωτικά με τη μορφή στερεών λιπαντικών, τα οποία, όταν χρησιμοποιούνται στην επιφάνεια, δημιουργούν μια δομή υγρών κρυστάλλων. Αξίζει να σημειωθεί ότι το fluoroplast έχει πολύ χαμηλό συντελεστή τριβής, αλλά η κακή διάχυση θερμότητας και η ρευστότητα υπό φορτίο θεωρούνται μειονέκτημα, επομένως χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλα υλικά.
Συμπέρασμα
Τα υλικά κατά της τριβής είναι κατάλληλα για την κατασκευή επενδύσεων και ρουλεμάν, τα οποία αντικαθίστανται εύκολα όταν φοριούνται. Η πρώτη ύλη για το προϊόν πρέπει να έχει υψηλότερο συντελεστή τριβής, δηλαδή, όταν τα εξαρτήματα έρχονται σε επαφή, το δύσκολο να αντικατασταθεί μέρος του μηχανισμού παραμένει άθικτο. Αυτό συμβαίνει μόνο όταν το υλικό του πολύτιμου εξαρτήματος είναι προικισμένο με εξαιρετικές αντιτριβικές ιδιότητες έναντι του αναλόγου.
